Чутливість напруг по обводу контуру фантома до змін комплексних опорів неоднорідностей в електроімпедансній томографії
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2014.56.152-164Ключові слова:
електроімпедансна томографія, фантом, скінченний елемент, зони провідності, пряма задача, зворотна задача, чутливість, анізотропія, комплексні опориАнотація
Проведено аналіз впливу значень поверхневої провідності неоднорідностей на зміну значень комплексних напруг по обводу контуру фантома, порівняно з однорідним фантомом з комплексною поверхневою провідністю. Проведено аналіз впливу анізотропії скінченного елемента та всього фантома в цілому на обчислювані комплексні напруги. Отримано модель скінченного квадратного елемента, який складається з 1024х1024 скінченних елементів, отриманих по спрощеним наближеним формулам. Констатовано, що незалежно від різниці абсолютних значень напруг, виміряних при різних положеннях джерела струму, їх відносні прирощення залишаються незмінними. Для боротьби з такого роду анізотропією запропоновано разом з джерелом обертати сітки фантомів, як скінченних елементів, так і зон провідності. Остаточні висновки про межі чутливості вимірювальних пристроїв можна буде зробити лише після накопичення статистичних даних розв’язання зворотної задачі, обраним авторами методом зон провідності.Посилання
Перелік посилань
Пеккер Я.С. Электроимпедансная томография / Я.С. Пеккер, К.С. Бразовский, В.Ю. Усов, М.П. Плотников, О.С. Уманский. – Томск: ООО «Издательство научно–технической литературы», 2004. – 190с.
Сушко І.О. Потенційна чутливість імпедансної томографії / І.О. Сушко, Є.В. Гайдаєнко, О.А. Якубенко // Вісник НТУУ «КПІ». Серія Радіотехніка. Радіоапаратобу-дування. – 2012. – № 50. – с. 92-104.
Дорожовець М. Математичні засади прямої задачі томографії провідності / М. Дорожовець, А. Федорчук, І. Петровська // Вісник Державного університету «Львівська політехніка». Автоматика вимірювання та керування. – 1998. – №324. – С. 43–51.
Рибін О.І. Чутливість в імпедансній томографії / О.І. Рибін, Є.В. Гайдаєнко, І.О. Сушко, О.І. Гаманенко // Вісник НТУУ «КПІ». Серія Радіотехніка. Радіоапаратобуду-вання. – 2013. – № 55. – С.106 – 114.
Schneider I. D. Design of an electrical impedance tomography phantom using active elements / I. D. Schneider , R. Kleffel, D. Jennings, A. J. Courtenay // Medical & Biological Engineering & Computing. – 2000. – № 38. – P. 390 – 394.
Kao T.–J. A Versatile High–Permittivity Phantom for EIT / T.–J. Kao, G. J. Saulnier, D. Isaacson, T. L. Szabo, J. C. Newell // IEEE Transactions on biomedical engineering. – 2008. – V. 55, № 33. – pp. 2601 – 2607.
Griffiths H. A Cole phantom for EIT / H. Griffiths // Physiological measurements Journal. – 1995. – №16. – p. 29–38.
Hahn G. Constructing resistive mesh phantoms by an equivalent 2D resistance distri-bution of a 3D cylindrical object / G. Hahn, A. Just, J. Dittmar, M. Quintel // The 12th Inter-national Conference in Electrical Impedance Tomography : 4–6 May 2011, University of Bath.
Griffiths H. A phantom for electrical impedance tomography / H. Griffiths // Clin. Phys. Physiol. Meas. – 1988. – Vol. 9A. – pp. 15–20.
Рибіна І.О. Метод променів провідностей та моделювання фантома в імпедансній томографії // Вісник ЖДТУ. – 2010. – № 53. – С.160 –161.
Рибіна І.О. Моделювання кінцевого елемента в імпедансній томографії / І.О. Рибіна, Є.В. Гайдаєнко // Вісник НТУУ «КПІ». Серія Радіотехніка. Радіоапаратобудування. – 2010. – № 41. – с. 19-24.
Гусєва О.В. Спрощена модель досліджуваного об’єкта для завдань електроімпедансної томографії / О.В. Гусєва // Вісник ЖДТУ. – 2011. – №3. – с. 128-133.
Гусєва О.В. Оцінка чутливості вимірювань потенціалів при багатоканальній імпедансній томографії / О.В. Гусєва, В.І. Найденко, О.Б. Шарпан // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2006. – №1. – С. 12–18.
Дудикевич Т.В. Моделювання розподілу електричного потенціалу всередині біологічних об’єктів при резистивних томографічних вимірюваннях / Т.В. Дудикевич // Вимірювальна техніка та метрологія. – Львів. – 1995. – С. 60.
Сильвестр П. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров–электриков / П. Сильвестр, Р. Феррари. – М. : Мир , 1986. – 229с.
Сушко І.О. Алгоритм розв’язання прямої задачі імпедансної томографії методом модифікацій / І.О. Сушко // Вісник НТУУ «КПІ». Серія Радіотехніка. Радіоапаратобудування. – 2011. – № 47. – с. 165-175.
Рыбин А.И. Численно–символьный анализ электрических цепей обобщенным методом модификации / А.И. Рыбин // Праці Інституту Електродинаміки НАН України, ІЕД НАНУ. – 2002. – №1. – С. 28–30.
Sushko I.O. Features of solving the Electrical Impedance Tomography inverse problem by zones conductivities method / I. O. Sushko, A. I. Rybin // Visn. NTUU KPI, Ser. Ra-dioteh. radioaparatobuduv. – 2012. – № 51. – с. 106-114.
Сушко И.А. Визуализация распределения поверхностных проводимостей томо-графического сечения методом зон проводимости / И.А. Сушко // Известия вузов. Радиоэлектроника. – 2013. – Т. 56, № 7. – С. 60 – 68.
References
Pekker Ya. S., Brazovskiy K.S., Usov V.Yu., Plotnikov M.P. and Umanskiy O.S. (2004) Elektroimpedansnaya tomografiya, Tomsk, OOO “Izdatelstvo nauchno–tekhnicheskoi literatury”, 190 p.
Sushko, I. O., Gaydayenko, E. V., Yakubenko, A. A. (2012) Electrical Impedance To-mography potential sensitivity. Visn. NTUU KPI, Ser. Radioteh. radioaparatobuduv. no. 50, pp. 92-104. (in Ukrainian)
Dorozhovets M., Fedorchuk A., Petrovska I. (1998) Matematychni zasadi priamoi zad-achi tomografii providnosti. Visnyk Derzhavnogo universytetu “Lvivska politekhnika”. Avtomatika vymiruvannia ta keruvannya, No 324, pp. 43-51.
Rybin, A. I., Gaydayenko, E. V., Sushko, I. O., Gamanenko, A. I. (2013) The sensitiv-ity in Electrical Impedance Tomography. Visn. NTUU KPI, Ser. Radioteh. radioaparatobuduv. no. 55, pp. 107-117. (in Ukrainian)
Schneider I. D., Kleffel R., Jennings D. and Courtenay A. J. (2000) Design of an electrical impedance tomography phantom using active elements. Medical & Biological Engineering & Computing. No 38. pp. 390 – 394.
Kao T.–J., Saulnier G. J., Isaacson D., Szabo T. L. and Newell J. C. (2008) A Versatile High–Permittivity Phantom for EIT. IEEE Transactions on biomedical engineering. Vol. 55, No 33, pp. 2601–2607.
Griffiths H. A (1995) Cole phantom for EIT. Physiological measurements Journal. No 16, pp. 29–38.
Hahn G., Just A., Dittmar J. and Quintel M. (2011) Constructing resistive mesh phan-toms by an equivalent 2D resistance distribution of a 3D cylindrical object. The 12th Interna-tional Conference in Electrical Impedance Tomography.
Griffiths H. (1988) A phantom for electrical impedance tomography. Clin. Phys. Physiol. Meas. Vol. 9, pp. 15–20.
Rybina I. A. (2010) Metod promeniv providnosti ta modeliuvannia fantoma v im-pedansnii tomografii [Method conductivity beams and simulation phantom in impedance tomography]. Visnyk ZhDTU. No. 8, pp. 21–28.
Rybina I. O. and Gaydayenko E. V. (2010) Finite element modeling in impedance tomography. Visn. NTUU KPI, Ser. Radioteh. radioaparatobuduv. no. 41, pp. 19-24. (in Ukrainian)
Guseva O.V. (2011) Sproshchena model doslidzhuvanogo obyekta dlia zavdan elektroimpedansnoi tomografii [A simplified model of the object for tasks electrical impedance tomography]. Visnyk ZhDTU. No 3, pp.128 –133.
Guseva O.V., Naidenko V.I. and Sharpan O.B. (2006) Otsinka chutlivosti vymiruvan potentsialiv pry bagatokanalnii impedansnii tomografii. Naukovi visti NTUU “KPI”. No 1. pp. 12–18.
Dudykevich T.V. (1995) Modeluvannia rozpodilu elektrychnogo potentsialu vseredyni biologichnih obiektiv pri rezystyvnyh tomografichnyh vymiruvanniah [Simulation of the electric potential distribution inside biological objects with resistive tomography measurements]. Vymiruvalna tekhnika ta metrologiia, p. 60.
Silvestr P. and Ferrari R. (1986) Metod konechnyh elementov dlia radioinzhenerov I inzhenerov–elektrikov [The Finite Element Method for radio and electrical engineers], Moskow, Mir Publ., 229 pp.
Sushko, I. O. (2011) Algorithm for solving the Electrical Impedance Tomography forward problem by the modification method. Visn. NTUU KPI, Ser. Radioteh. radioaparato-buduv. no. 47, pp. 165-175. (in Ukrainian)
Rybin A.I. (2002) Chislenno–simvolnyi analiz elektricheskih tsepei obobshennym metodom modifikatsii. Pratsi Institutu Elektrodynamiky NAN Ukrainy, IED NANU. No 1. pp. 28–30.
Rybin, A. I., Sushko, I. O. (2012) Features of solving the Electrical Impedance Tomography inverse problem by zones conductivities method. Visn. NTUU KPI, Ser. Radioteh. radioaparatobuduv. no. 51, pp. 106-114.
Sushko I. (2013) Visualization of surface conductivity distributions of tomography cross-section using conductivity zones method. Radioelectronics and Communications Systems. Vol. 56, No7. pp. 60–68.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
